斜拉桥阻尼器的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 斜拉桥阻尼器的应用 摘要：本文介绍了目前国内外使 用的斜拉桥阻尼器，并且调查了各种阻 尼器在国内外桥梁上的使用情况，将其 与桥梁的基本信息一起列出，使得读者 能同时了解多种斜拉桥阻尼器的特点， 以及现阶段各种阻尼器在国内外桥梁上 的使用情况，以供在选择斜拉桥阻尼器 时起到参考作用。 中国论文网 /2/view-12897611.htm 关键词：桥梁工程 斜拉桥 拉索 减振 阻尼器 Abstract: the paper introduces the use of cable-stayed bridge damper at home and abroad, and the investigation of damper on both at home and abroad and -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 the use of bridge, the bridge and the basic information of the list together, so that the reader can also understand many cable- stayed bridge damper characteristic, as well as all kinds of damper at home and abroad at present in the use of the bridge, for in the choice of cable-stayed bridge damper can reference function. Keywords: bridge engineering cable-stayed Bridges of reducing vibration damper 中图分类号： TU997 文献标识 码：A 文章编号： 前言 大跨径斜拉桥的拉索由于长细比 大,因而固有频率和模态阻尼比很低, 在 外部激励下极易振动。特别是风雨激振 时拉索发生的令人吃惊的大幅振动。目 前, 拉索的大幅振动已成为斜拉桥建造 中亟待研究解决的关键问题之一,深入进 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 行斜拉索振动及减振机理的研究，寻求 经济、合理、美观的减振措施和装置是 必须面临的一个重要而紧迫的任务。随 着对斜拉桥拉索振动控制的重视，愈来 愈多的桥梁在设计阶段已开展了斜拉索 减振措施和装置的研究。 1.斜拉索的减振措施 斜拉索的振动都是由外部激励引 起的,而振动的剧烈程度则由激励的强弱、 拉索本身的结构特点及力学性能所决定。 斜拉桥的拉索减振措施也只能从两个方 面入手,即抑制拉索激励的强度或改变拉 索本身的结构特点及力学性能。 就目前而言, 针对风的动力作用 对结构外表形状和动力特性（即结构的 刚度、质量及阻尼的大小及其分布）极 其敏感的特性，实桥上拉索采用的防止 或抑制拉索风振的方法有以下几种: （1）空气动力措施：通过改变 拉索的断面形状或表面形态而获得拉索 气动的稳定的方法称为空气动力措施。 （2）辅助索措施：用辅助索将 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 若干根拉索连接（纵向）, 或用连接器 将并列布置的两根拉索连接（横向） ， 从而构成索网。 （3）阻尼器措施：在拉索的端 部安装阻尼器给拉索附加阻尼,从而有效 地抑制或减小拉索的振动。 （4）其他措施：在拉索表面涂 抹斥水性材料、增加拉索表面的粗糙度 和防止水线的形成， 2.阻尼器的分类 拉索易于振动的主要原因是拉索 具有非常低的固有结构阻尼，因此在拉 索的端部安装阻尼器给拉索附加阻尼,从 而有效地抑制或减小拉索的振动。 阻尼器措施简单有效且较为经济, 从而得到广泛应用。目前, 虽然对拉索 的风雨激振等风振现象的机理仍在研究 之中, 但是已经明确 : 只要将拉索的低 阶振动模态的对数衰减率增加到 0.020.03 以上即可有效防止拉索的风 雨激振; 当拉索低阶振动模态的对数衰 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 减率增加到 0.05 时可以防止并排拉索 的尾流驰振。 根据阻尼材料和工作机理的不同， 拉索阻尼器主要可分为： 1）高阻尼橡胶阻尼器 2）粘滞阻尼器（油阻尼器） 3）粘性剪切阻尼器 4）磁流变阻尼器（MR 阻尼器) 5）永磁铁阻尼器 6）干摩擦阻尼器 3.各种阻尼器的特点及应用 3.1 高阻尼橡胶阻尼器 在拉索与护筒之间安装高阻尼橡 胶块,利用拉索与护筒之间的相对变形挤 压或剪切橡胶块耗散振动能量的装置称 为高阻尼橡胶阻尼器。该阻尼器结构简 单、安装方便,故在国内建造的很多斜拉 桥如上海南浦大桥、杨浦大桥和徐浦大 桥等均用该阻尼器进行拉索减振。但高 阻尼橡胶阻尼器的减振效果主要取决于 橡胶材料的耗能特性。 需要注意的是高阻尼橡胶阻尼器 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 可提供的阻尼有限，减振效果不是很理 想。但是安装在护筒内的橡胶圈可缓解 拉索在锚固端的二次力作用，另外可将 高阻尼橡胶块的变形由挤压改为剪切， 从而提高其耗能能力。日本的主跨 890m 的多多罗大桥即采用了剪切型的 高阻尼橡胶阻尼器。由于分装在拉索两 端的阻尼器效果可以迭加，因此，许多 大跨度的拉索在梁测安装外置的粘滞阻 尼器或粘性剪切型阻尼器，磁流变阻尼 器外还在塔测安装高阻尼橡胶阻尼器。 此种阻尼器的减振效果完全取决 于材料的阻尼特性，在日本应用较多， 如主跨为 890m 的多多罗大桥。还有法 国的诺曼底桥。 3.2 粘滞阻尼器（油阻尼器） 粘滞阻尼器构造如图 1 所示，它 由活塞、油缸及节流孔构成,节流孔的大 小决定通过活塞的油量从而确定其所能 提供的阻尼力。为了抑制拉索面内和面 外两个方向的振动应安装 2 个粘滞阻尼 器。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 粘滞阻尼器的主要问题是其机械 构造复杂, 对微小振动不敏感, 安装调 节比较麻烦。由于粘滞阻尼器阻尼介质 为液体, 易发生漏油和渗油现象,其维修 费用相对较高,推广应用存在一定的困难。 图 1 粘滞阻尼器的构造图 粘滞阻尼器在国外有多座桥梁应 用，国内苏通长江大桥采用进口的该类 型阻尼器，南京长江二桥和杭州钱塘江 三桥使用国内的产品，如表 1 所示。 表 1 粘滞阻尼器工程实例 序号 桥名 桥址 主跨跨(m) 1 杭州钱塘江三桥 杭州市东南、 钱塘江下游河段 160 2 南京长江二桥 南京长江大桥 下游 11 公里处 628 3 苏通长江大桥 江苏苏州- 南通 1088 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 3.3 粘性剪切型阻尼器 粘性剪切型阻尼器的构造如图 2 所示。与拉索同步运动的插板使粘性体 产生剪切变形来耗散拉索的振动能量， 其构造简单, 机械加工误差要求低, 可 通过调节插板的面积和粘性材料的注入 量很容易地得到所需的粘性阻尼系数。 另外，粘性剪切型阻尼器可较好地抑制 拉索的小振幅振动，避免了振动能量的 积累。而且仅用一个粘性剪切型阻尼器 即可以控制拉索的面内和面外振动。其 缺点是所能提供的阻尼受环境温度及振 动频率的影响大。 图 2 粘性剪切型阻尼器结构图 3.4 磁流变阻尼器（MR 阻尼器） 半主动控制的磁流变阻尼器构造 如图 3 所示，是以智能材料(磁流变材 料) 为驱动材料的可调参数阻尼器, 两 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 相磁流变液是一种可控液体, 它是用不 导电的母液和均匀散布在其中的固体磁 性颗粒制成的悬浮液, 在磁场作用下,流 变液中的固体颗粒会形成一束束纤维状 的链, 横架于磁场的两极之间, 对于平 行于电极的剪切力而言,流变液在磁场的 作用下就会发生磁流变效应, 即从流动 性良好的具有一定粘滞度的牛顿流体转 变为具有一定屈服力的粘塑体从而达到 减振效果。和常用的被动阻尼器相比, 其阻尼系数可根据不同的需要, 通过外 加的直流电压来调节, 实现对拉索振动 的半主动控制。 图 3 磁流变阻尼器构造图 磁流变阻尼器工程实例统计如表 2。 表 2 磁流变阻尼器工程实例 序号 桥名 桥址 主跨跨（m） 1 宁波招宝山大桥 浙江省甬江 入海口 258 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 2 山东滨州大桥 山东滨州市 300 3 洞庭湖桥 湖南省岳阳市 310 4 苏通大桥 江苏苏州- 南通 1088 3.5 永磁铁阻尼器（磁力阻尼器） 永磁铁阻尼器 a：为了解决磁流 变阻尼器系统的信号传输、供电等带来 的可靠性问题而产生，构造基本同磁流 变阻尼器，但是将电磁铁改为永磁铁， 成为一种被动式阻尼器。 永磁铁阻尼器 b：构造如图 4 所 示。拉索静止不振时，吸着板和磁铁吸 附在一起。当索低阶大幅振动产生的侧 向力超过磁铁吸着力时，两者分离，同 时激励出拉索的高阶振动，以耗散振动 能量。由于阻尼介质不是液体, 因此对 环境适应性比以上其他阻尼器好, 也可 适用于严寒地区。 图 4 磁阻尼器构造 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 磁力阻尼器构造简单，成本、维 修费用均较低，但未见在大跨度斜拉桥 上应用过。国内仅浏阳河桥和长沙机场 路上的小斜拉桥采用过永磁铁阻尼器 a 的形式。国外仅日本在 219m 跨径的天 建桥上采用过永磁铁阻尼器 b。 3.6 摩擦阻尼器 摩擦也是一种常见的耗能方式， 通过上、下盘的摩擦耗散振动能量。 摩擦阻尼器易于安装，易于更换， 可同时控制面内面外的振动，阻尼特性 对环境不敏感，阻尼器体积较小，但是 对拉索的微振幅振动不敏感。 目前该阻尼器在国外共有 5 座斜 拉桥采用，国内尚无安装实例。 现有的摩擦阻尼器已安装于瑞典 的乌德瓦拉大桥、波兰的格丹斯克桥的 最长索上和西班牙的巴达霍斯大桥的所 有拉索上。 4.结语 阻尼器作为